МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕЛЕКТРОНІКИ І КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ „МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМ” ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ ТА ЗАОЧНОЇ ФОРМ НАВЧАННЯ ЗІ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ: 7.092203 – „ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ ТА ЕЛЕКТРОПРИВОД”, (У ТОМУ ЧИСЛІ СКОРОЧЕНИЙ ТЕРМІН НАВЧАННЯ) 7.092204 - „ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ЕНЕРГОЄМНИХ ВИРОБНИЦТВ” 7.000008 – „ЕНЕРГЕТИЧНИЙ МЕНЕДЖМЕНТ”
КРЕМЕНЧУК 2005 Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни „Моделювання електромеханічних систем” для студентів усіх форм навчання зі спеціальностей 7.092203 – „Електромеханічні системи автоматизації та електропривод” (у тому числі скорочений термін навчання), 7.092204 – „Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв”, 7.000008 – „Енергетичний менеджмент”. Укладачі: к.т.н., проф. О.П.Чорний, асист. В.О.Огарь Рецензент к.т.н., доцент Т.В.Коренькова Кафедра САУЕ Затверджено методичною радою Протокол № від « » 2005 р. Голова метод. ради проф. В.В. Костін Кременчук 2005 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ Мета дисципліни “Моделювання електромеханічних систем” полягає в підготовці інженерів широкого профілю, здатних самостійно і творчо розв’язувати задачі проектування, дослідження, налагодження й експлуатації сучасних автоматизованих електроприводів і систем автоматизації промислових установок і технологічних комплексів у будь-яких галузях народного господарства. Дисципліна базується на попередніх курсах «Вища математика», «Теорія електропривода», «Теорія автоматичного управління», «Елементи АЕП». Знання матеріалу дисципліни забезпечує подальше вивчення дисциплін спеціального циклу – «Системи автоматичного керування електроприводами», «Системи оптимізації енергоспоживання». Мета проведення лабораторних занять полягає в закріпленні знаннь, отриманих на лекціях шляхом дослідження властивостей і характеристик електромеханічних систем, систем електроприводу на цифрових обчислювальних машинах. Придбати досвід моделювання електромеханічних систем та систем електроприводу за лінійними та нелінійними системами диференційних рівнянь. Внаслідок проведення лабораторних занять студенти повинні засвоїти принципи побудови моделей електромеханічних систем з урахуванням їх властивостей та дослідження на ЕОМ; вміти розраховувати необхідні для моделювання параметри систем диференційних рівнянь, оцінювати якість вирішення та вибір необхідного способу інтегрування, навчитися складати математичні моделі типових промислових технологічних об'єктів та виконувати їх розрахунок. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8 МОДЕЛЮВАННЯ СИНХРОННОГО ДВИГУНА В ОРТОГОНАЛЬНІЙ СИСТЕМІ КООРДИНАТº
МЕТА: дослідження режимів пуску і зміни збудження та навантаження на моделі СД в ортогональній системі координат
8.1 Теоретичні відомості Існує ряд методів моделювання СД. Найчастіше СД моделюють на основі рівнянь, що записані в осях непорушних відносно ротора. Така система диференціальних рівнянь - система Парка-Горева, має вигляд:
;
;
;
;
;
, зв’язок між струмами та потокозчепленнями визначається наступною системою рівнянь:
;
;
;
;
. Для розрахунку необхідних параметрів, що входять до рівнянь струмів використовуємо формули, що випливають з аналізу схеми заміщення синхронного двигуна.
;
. Для неявнополюсного двигуна,
, а також
,
. Індуктивний опір обмотки збудження
, де
- індуктивний опір розсіювання обмотки збудження. Індуктивний опір демпферної обмотки за продольною та поперечною вісями:
;
, де індуктивний опір розсіювання контурів демпферної обмотки:
;
. Активний опір контурів демпферної обмотки:
;
. У нашому випадку, для неявнополюсного двигуна
,
. Додаткові параметри, що входять до рівнянь струмів:
;
;
;
;

;
;
;
;
;
. 8.2 Порядок виконання роботи Розрахувати коефіцієнти диференціальних рівнянь та структурної схеми за даними СД, що надані викладачем. У пакеті MATLAB-SIMULINK набрати структурну схему моделі та виконати розрахунок перехідних процесів пуску СД. Ввести до структурної схеми елементи, що дозволять промоделювати процес збудження двигуна. Для прискорення роботи задати не нульові початкові умови для швиглядкості СД. Ввести до структурної схеми елементи, що дозволять промоделювати процес зміни навантаження від холостого ходу до номінального. Для прискорення роботи задати не нульові початкові умови для швиглядкості СД. 8.3 Зміст звіту Таблиці вихідних даних, які запропоновані викладачем. Розрахунки коефіцієнтів. Структурні схеми (або їх фрагменти) для всіх варіантів досліджень. Графіки динамічних режимів кутової швиглядкості, напруги і струму збудження та моментів - електромагнітного і статичного. Висновки. 8.4 Питання для підготовки до захисту лабораторної роботи Які припущення використовуються при моделюванні синхронного двигуна в трифазній системі координат? У чому полягає суть моделювання синхронного двигуна в координатній системі
? Назвіть недоліки і переваги системи
порівняно з моделлю у фазній системі координат.